Leçons de niveau 12

Enzyme, phénotype et génotype/Cascade enzymatique

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Cascade enzymatique
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Chapitre no 8
Leçon : Enzyme, phénotype et génotype
Chap. préc. :Modèle d'enzyme
Chap. suiv. :Rappels de données biochimiques
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Enzyme, phénotype et génotype/Cascade enzymatique
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Il existe des réactions biochimiques qui se font en plusieurs étapes catalysées chacune par une enzyme.
Une cascade enzymatique existe quand un phénomène biochimique nécessite les interventions successives de plusieurs enzymes.

Deux types de cascades enzymatiques peuvent être différenciés.

  • Cascade enzymatique à proenzyme.
Une enzyme est synthétisée sous une forme inactive appelée proenzyme. Cette synthèse de la proenzyme se fait même si l'enzyme qu'elle initie n’est pas nécessaire. Lorsque la réaction biochimique doit se produire, la synthèse de l'enzyme d'activation de la proenzyme sera déclenchée. Une petite quantité de cette enzyme d'activation suffira à rendre active une quantité importante (s'il en est besoin) de proenzyme. L'intérêt serait de réduire le délai de synthèse de l'enzyme au moment du besoin, en produisant la proenzyme hors besoin et donc hors ce délai. La synthèse de l'enzyme par activation de la proenzyme serait alors relativement court puisqu’un petit nombre de molécules activantes (une seule pourrait d'ailleurs suffire) devant être formé pour activer un grand nombre de proenzyme.
  • Cascade enzymatique d'une succession de réactions biochimiques.
Si on considère qu'un produit d'une réaction biochimique est un substrat d'une autre réaction biochimique dont un produit sera un substrat d'une troisième..., chacune des réactions de la chaîne ne pourra avoir lieu que si la précédent s'est déroulée. Si maintenant, chaque (ou au moins certaines) réaction biochimique de la chaîne est sous la dépendance d'une enzyme, la réaction biochimique globale se fera par les activités successives des différentes enzymes donc par une cascade enzymatique.
De telles cascades enzymatiques interviennent pour la libération progressive d'énergie d'un électron "libre" qui après avoir été arraché de son atome par réception d'une quantité d'énergie importante va pouvoir la restituer partie par partie en "sautant" d'une molécule à une autre et passant d'un niveau d'énergie à un plus faible cédant à chaque saut une part d'énergie. Comme les corps accepteurs d'électrons qui recoivent successivement un électron "libre" sont des molécules organiques qui retrouveront leur état initial quand ils l'auront cédé au suivant et que sans eux la réaction de libération progressive d'énergie ne pourrait avoir lieu, alors ces corps sont bien des enzymes pour la réaction de libération d'énergie. Ainsi, la cascade énergétique pour la libération de l'énergie d'un électron libre est due à une cascade enzymatique. Ces systèmes de cascades énergétiques se retrouvent dans les phénomènes énergétiques majeurs de la Vie : Photosynthèse et Respiration.
Une cascade énergétique peut être indispensable pour contrôler de façon étroite une activité biochimique ne devant se faire que dans un ensemble de conditions obligatoires. Chaque enzyme de la cascade n'apparaît que si l'une des conditions existe et, ainsi, l’ensemble des enzymes de la cascade ne seront présentes que si l'intégralité des conditions requises le sont et seulement dans ce cas la réaction globale attendue aura lieu. Lors de la coagulation, le sang forme de la fibrine avec une cascade enzymatique sous la dépendance de facteurs physico-chimiques (contact de l'air, chute de la pression sanguine...) indiquant la nécessité de sa formation et empêchant toute coagulation si les conditions ne la nécessitent pas.

Les cascades enzymatiques montrent qu'une activité cellulaire peut dépendre de plusieurs enzymes et ainsi être sous la dépendance de plusieurs gènes dont l'intégrité sera nécessaire au bon déroulement de l'activité considérée. Cela se retrouvera dans le paragraphe de la liaison Phénotype / Génotype.